建筑热水工艺供应系统的优化设计研究

建筑热水工艺供应系统的优化设计研究

曾伟1,李贵珍2,崔德浩3

1.452501197805147597 广西南宁市 530022   2.450322198002086528 广西南宁市 530022  3.450103198408162535 广西南宁市 530022

摘要：

建筑热水系统中具有多种热水供应方式，各有优点及缺点，需要根据实际情况选择合适的热水供应方式，给用户提供稳定安全的水源。为了优化建筑热水工艺供应系统，需要积极应用太阳能资源，选择合适的循环方式，确保管道内部的水压平衡，运用新型管道材料，以保证水质。本文主要阐述了建筑热水工艺供应系统的优化设计方案。

关键词：建筑热水工艺供应系统；热水供应方式；优化设计；

建筑热水供应方式具有多种类型，各有优点与缺陷，需要根据实际情况选择合适的供水方式，给用户提供可靠的热水水源。国家十分注重节约环保型能源的运用，推出了多项高科技节能技术，有效减少了能源消耗状况。热水供应系统是关乎人民生活品质的重要设备，需要积极运用太阳能等新型能源，响应国家号召的可持续发展战略。

一、热水供应方式分析

随着我国经济水平提升，科技得到了创新发展的空间，为人们生活带来便利，提高生活水平。物质水平的提升使人们不断追求更高质量的生活条件，更加注重居住硬件配备、居住环境等。改革开放后，城市化进程的加快使得传统居住模式更加集中。目前，建筑内的热水供应系统得到了用户的认可，能够满足不同时间段的用水需求，热水供应系统得到了广泛使用。基于此，需要不断升级改善热水供应系统，优化相关技术，丰富理论依据，使其为用户提供更便利、高效的应用效果，热水供应系统的升级应满足用户对能耗、性价比方面的需求。因此，对于建筑热水供应系统的研究较为重要，经查阅资料发现，当前我国相关文献主要针对大型建筑物的热水供应系统，关于小型及中等规模的建筑热水供应研究成果相对较少，本文分析几种常见的建筑热水供应方式，并指出其优缺点，并在保留优势的基础上改良其缺陷，旨在提高建筑热水供应系统的用水效率和供水质量，满足用户对于高质量生活的追求。

（一）建筑热水供应方式

首先，建筑集中式热水系统需要建立大型开式或者闭式蓄水箱为主体的供应站，经过外界管道的传输作用将热水输送给用户，使其能够运用充足的水资源。通常情况下，需要运用干管或立管的方式补偿热损失。其次，建筑分散式热水系统需要在楼层地下室或者车库位置处安装中央热水供应机制，将热水机组作为发热源头，运用开式或闭式热水箱将热水输送给用户。自来水压力可以给闭式储热水箱提供动力，开式水箱需要添加循环泵该装置，运用立管循环的方式有效补偿热损失情况。最后，分户热水系统需要在不同位置安装热水机组，建立持续的热水供应系统，运用即热式热水器或者闭式储热水箱，经过管道线路运输到用户手中，可以运用电伴热的方式处理支管，用自来水压力确保热水持续供应。

（二）各种热水供应方式的优缺点分析

建筑集中式热水供应方式的稳定性较强，可以利用廉价的城市热源，使用过程较为简单。但该方式的管道线路十分复杂，产生的热损失较大，管理费用较高。分散式热水供应方式的管道线路相对较为简单，供水过程较为稳定，产生的热损失较小。但该方式占地面积较大，使用管理过程较为复杂，需要耗费较高的投资成本。分户储热式热水供应方式的供水过程较为稳定，管道线路较为简单，可以利用太阳能或风能等新型环保材料，产生的热损失较小。但该方式需要占用较大的厨房及卫生间空间，空间利用效率较低。分户即热式热水供应方式的管道线路较为简单，产生的热损失较小，占地面积较小，但供水过程不稳定，消耗功能较高。

设计者需要综合考虑建筑的功能需求及项目质量，提高热水系统的设计质量，给用户带来更多经济效益。例如，可以让热水系统运用不同的循环方式，减少水量消费状况，有效节约水资源，满足建筑节能的基本需求。

二、建筑热水工艺供应系统的优化设计

（一）建立太阳能热水系统

根据太阳能集热系统与热水供应系统的关系类型，可以将其分为一次循环系统和二次循环系统。一次循环系统可以在太阳集热器中直接加热热水，以便用户使用。二次循环系统需要经过中间传热介质，将热交换器加热后的热水给用户使用。热交换器工作阻力较大，需要运用强制循环系统。在经济条件允许的情况下，应该优先考虑间接系统。

根据太阳能是否存在辅助热源可以将其分为有辅助热源系统和无辅助热源系统。有辅助热源系统即太阳能与其他供热设备一同工作。在遇到阴雨天气时，辅助供热设备可以给建筑内持续供应热水。无辅助热源即仅依靠太阳能加热水，可靠性即稳定性较差。为了保障生活热水供应质量，需要优先选择有辅助热源的供热设备。

根据集热器及按水箱之间的关系，可以将太阳能热水系统分为分散式系统、紧凑式系统及闷晒式系统。紧凑式系统中的集热器和贮水箱之间是相互独立的，主要安装在集热器相邻位置处。分散式系统的集热器与贮水箱分散安装，保持一定距离。若建筑工程与太阳能热水系统同步建设，需要优先选择分离式系统。

根据太阳能系统运行的方式可以将其划分为自然循环系统、直流系统与强制循环系统。自然循环系统需要运用传热工质内部温度差产生循环。经过集热器系统的一次加热之后，直流系统中的传热工质会进入到贮水箱或热水处，运用非循环太阳能热水系统完成加热任务。强制循环系统需要借助外界机械动力对传热工质进行加热，搜集集热器的循环动力，提高热水加热效率。

总而言之，将太阳能作为热源对住宅热水进行加热是一项新型节约技术，在建筑设计领域具有较大的应用价值，经济价值较高。设计太阳能热水系统需要遵循节约环保、安全方便、便于计量等多种原则，根据用水要求明确耗热状况及用水点分布情况，根据建筑形态选择能源需求及太阳能热水系统的供应形势。为了避免在热水管网内部出现冷水聚集的现象，需要运用强制循环泵的方式，提高住宅热水供应的稳定性。

（二）选择合理的循环方式

传统的立管循环方式主要有以下几种。第一，下行上给式。该方式的干管布置在地下室中，横干管及立管可以保证管道内部温度恒定，需要消耗较多管道材料，对于顶部空间要求较小。第二，上行下给式。该方式能够保持立管及横干管内部的水温基本恒定，主要将干管布置在顶层，消耗的管道材料较少。需要保证吊顶空间高度符合管道铺设的基本需求，在最高点位置处布置排气阀门。传统立管循环方式中支管内部的水不参与循环，需要放掉冷水之后才可以获得热水，难以满足用户对于生活舒适性的基本要求。

因此，需要建立支管循环系统。第一，分户供应系统的只管循环系统。每个住宅用户选择一段循环泵与支管的回水管连接，经过水泵加压之后，将回水运送到热水器位置处，以确保每个用水点都能够随时获取温度恒定的热水。支管循环系统中官网内部的热水需要参与到循环过程中，满足用户对于热水的基本需求。在布置管道线路时，需要使其尽量沿着单方向扩展，避免出现丁字或者十字的现象，增加线路长度，简化用户操作流程，避免管道线路交叉，节约建设空间。第二，集中供应系统的支管循环系统。热水立管与循环立管是相互联通的，与每层的热水支管回水管联通，使得多个管网的热水器均可参与循环，确保用水点能够获取温度恒定的热水资源。

（三）确保管道内部供水压力平衡

能否在用水点处随时获取温度合适、压力稳定的热水资源是评判热水供应系统好坏的重要标准。当系统管网内部的热水温度低于50度时，管网中容易滋生军团菌，对水质产生较大影响。因此，在建筑内热水供应过程中，需要保障管道内部的水温维持在55-60摄氏度之间。但合适的使用水温为37-40度，需要在用水电处将热水与冷水混合起来。冷水与热水之间存在压力差，会影响最终出水量。因此，在设计热水供应系统时，需要优先考虑压力平衡问题。

此外，需要选择科学的加热设备、管网线路布置方式。当前，加热设备的形式较多，如直接加热式、间接加热式等，会对传热系数的K值产生影响。为此，需要结合K值状况选择加热设备，调整管路系统设计的缺陷，缩短热水管道的长度，调整换热器所处位置，运用上行下给式布置管道线路。

（四）选择新管材

传统管材多使用钢锌都管，可能会与水中多余的杂质发生化学反应，生成红色水，对于供水质量产生了较大影响。热水系统中，管道内部及接口的锈蚀程度越发严重，短时间内会出现黄锈水，缩短了管道寿命使用时间。新型管道材料主要有金属管及塑料管两大类。

首先，塑料管的耐腐蚀性较强，卫生性较好，不会产生二次污染，可以保障水质。塑料管的传热系数较小，无需保温操作即可，能源消耗较少。塑料管的内部光滑程度较好，不会聚集污垢；外部简单美观，测试压力较高。在使用塑料管材时，需要检查管件及阀门之间的接口情况，避免温度变化过程对管材承压能力造成影响，提高设计成果的安全性。对于暗铺管道，需要按照规定进行实验及检验，排除各种安全隐患，顺利完成工程任务。

其次，金属管材料的综合性能较好，主要有以下集中类型。第一，薄壁不锈钢材料。该材料的力学性能较好，耐腐蚀性较强，创新价值较高，外观精美，节能性及环保性均较好，拥有压缩式管件等多种较为成熟的连接方式，安装过程简单，安装工程的安全性及可靠性较高，可以有效减少成本投入，开发及推广使用的价值较高。第二，紫铜管材料。紫铜管的使用寿命较长，内壁十分光滑，机械性能较好，防水性能较强，适配性较强，是理想的管道材料。该材料安全性能较高，不会对水质产生影响，价格适中，连接过程简单方便，使用价值较高。

结束语：

综上所述，近几年来，建筑热水供应系统正面临着崭新的挑战，需要坚持以人为本的原则，重视冷水供应及热水供应过程，确保水压及水质，推动热水供应系统的全面均衡发展，提升其环保节约价值。

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